WO2010123135A1 - 自動工具収納機構 - Google Patents

Abstract

自動工具収納機構が、複数のマガジンと、搬送手段と、工具交換アームを有する。各マガジンには、ツールを装着したポットが数多く収納されている。搬送手段は、マガジン側の位置と主軸近くの待機位置との間で１つずつツールを装着したポットを搬送する。工具交換アームは、待機位置で待機中のポットから使用前のツールを取り出して主軸に装着するとともに、主軸に装着されていた使用後のツールを主軸から取り出してポットに装着する。

Description

自動工具収納機構

　本発明は、多数のツールとポットを収納するマガジンを備えた自動工具収納機構に関する。

　近年、工作機械とくにマシニングセンタに用いる自動工具交換装置においては、工具（ツール）の数量が非常に多くなってきた。多数の工具を収納するため、複数のマガジンを配置するようになった。各マガジンには、多数のポットがチェーンで連結され、各ポットに種々のツールが装着されている。
　多数のツールとポットを収納したマガジンと、マガジンから所定のポットに装着されたツールを取り出して待機位置まで搬送する搬送手段と、その待機位置で待機中の使用前のツールと主軸側の使用後のツールとを交換する工具交換アームとを有する工具自動交換装置は公知である。例えば、Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｐａｔｅｎｔ　Ｌａｉｄ−Ｏｐｅｎ　Ｎｏ．２００３−２９１０４６及びＪａｐａｎｅｓｅ　Ｐａｔｅｎｔ　Ｌａｉｄ−Ｏｐｅｎ　Ｎｏ．２００８−１５５３４３を参照。
　従来の自動工具交換装置においては、マガジンに配備されたものの中から呼び出された（選択された）ツールのＶ字フランジ部分を爪（ツメ）でつかみ、ポットからツールを取り出す。そして、そのポットはマガジンに残し、ツールのみをマガジンから待機位置まで搬送していた。
　従来のように、ツールをポットから離して、ツールのＶ字フランジ部分のみをツメで把持した状態でツールを搬送すると、ツールが重い刃物や長い刃物である場合、ツールが搬送時に傾きやすくなり、とくに長い搬送路や高速度で、安定した搬送を行うことが困難になる。
　ツールのＶ字フランジ部分を強く把持するためには、ツメは、高い剛性が必要となる。

　本発明の目的は、ツールが重い刃物や長い刃物である場合でも、搬送時にツールが過度に傾くことなく、ツールの搬送時の安定性を確保できる自動工具収納機構を提供することである。

　図１は、本発明の１つの実施例による自動工具収納機構における第１マガジンから待機位置へのツール及びポットの搬送を示す説明図。
　図２は、図１に示す自動工具収納機構における待機位置から第２マガジンへのツール及びポットの搬送を示す説明図。
　図３は、本発明の好ましい実施例による自動工具収納機構の一例を示す概略斜視図。
　図４は、図３に示した自動工具収納機構の１つのマガジンと搬送手段との関係を示す。
　図５は、図３に示す自動工具収納機構を少し拡大して示す概略斜視図。
　図６は、図３に示す自動工具収納機構を少し拡大して示す概略斜視図。
　図７は、図３に示す自動工具収納機構のうち、とくにポット移動アームのツメと、ツールおよびポットとの関係を示す図。
　図８は、図７に示すポット移動アームの１対のツメを示す。
　図９は、図７に示すポット移動アームの３対のツメを示す概略上面図。
　図１０は、図７に示すポット移動アームの３対のツメを示す概略側面図。

　以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
　図１は、１つのマガジンから使用前のツールとポットを一緒に取り出して、それらを待機位置まで搬送し、その使用前のツールと、主軸側の使用後のツールとを交換する状況を示す。
　図２は、交換された使用後のツールとポットを一緒に別のマガジンへ返却する状況を示す。
　ポット（ツールポットともいう）は、すべてのツール（ツールホルダともいう）に共通のものを用いる。
　図１~２の実施例においては、第１マガジン１０がＮｏ．１からＮｏ．５０までのツール１２（１つのみ示し他は図示せず）とポット１４を収納する。第２マガジン１６がＮｏ．５１からＮｏ．１００までのツール１８（１つのみ示し他は図示せず）とポット１４を収納する。第１及び第２マガジン以外のマガジンは、図１~２には図示していない。
　図１の（１）は初期状態の一例を示す。第１マガジン１０に収納されたＮｏ．１のツール１２が制御手段（図示せず）によって呼び出される。
　図１の（２）においては、その呼び出されたＮｏ．１のツール１２とそのためのポット１４が一緒に第１マガジン１０から取り出され、図１において右方向に移送されて、ポット移動アーム２２の下方位置にくる。
　図１の（３）においては、ポット移動アーム２２が下降して、ポット移動アーム２２の複数のツメによって、そのＮｏ．１のツール１２のＶ字フランジ部分とポット１４をつかむ。
　図１の（４）においては、ポット移動アーム２２の上昇によってＮｏ．１のツール１２とポット１４がガイド２６の入口まで移動される。
　図１の（５）では、複数のツメによってＮｏ．１のツール１２とポット１４が保持されてガイド２６の入口で停止した状態で、ポット移動アーム２２だけが上昇して初期状態へ戻る。
　図１の（６）では、Ｎｏ．１のツール１２とポット１４が保持された状態で、Ｎｏ．１のツール１２とポット１４が一緒にガイド２６に沿って待機位置へ移動する。
　図１の（７）では、工具交換アーム２８が使用前のＮｏ．１のツール１２と主軸３０側の使用後のＮｏ．５１のツール１８とを交換する。
　図１の（８）は工具交換完了の状態を示す。
　図２の（１）においては、交換された使用後のＮｏ．５１のツール１８とそのためのポット１４が一緒にガイド２６の入口に向けて左方向に移動する。
　図２の（２）においては、使用後のＮｏ．５１のツール１８とポット１４がポット移動アーム２２の下方位置にくる。
　図２の（３）においては、ポット移動アーム２２が、複数のツメによって、Ｎｏ．５１のツール１８のＶ字フランジ部分とポット１４をつかむ。
　図２の（４）においては、ポット移動アーム２２が、複数のツメによって、Ｎｏ．５１のツール１８のＶ字フランジ部分とポット１４をつかんだ状態で、ポット移動アーム２２が上昇して初期位置に戻る。
　図２の（５）においては、ポット移動アーム２２が、ツール１８とポット１４をつかんだまま、第２マガジン１６の位置に移動する。
　図２の（６）においては、ポット移動アーム２２が、ツール１８とポット１４をつかんだまま、第２マガジン１６におけるＮｏ．５１のツール１８の返却位置へ下降する。
　図２の（７）においては、ツール１８とポット１４から離れて、ポット移動アーム２２のみが初期状態の位置へ上昇する。
　図２の（８）においては、Ｎｏ．５１のツール１８がポット１４と一緒に第２マガジン１６に返却される。その結果、全体が初期状態に戻る。
　図３~８は、図１~２に示した自動工具収納機構の具体例の１つを示す。
　同じ基本構成の複数（例えば５つ）のマガジン１０、１６、４０、４６、５０が縦向きに一列に並べて配置されている。
　各マガジン１０、１６、４０、４６、５０には、それらに共通の多数のポット１４がエンドレスの形で周回するように回動自在に配置されている。それらのポット１４の各々に１つずつ種々のツール１２、１８（図１~２には２種類のみ例示的に示した）が装着されている。
　全マガジンに収納するポット１４の総数は、数百（例えば３００）にすることができる。
　ツール１２、１８を装着した特定のポット１４が、制御装置（図示せず）によって選択され（つまり呼び出され）、搬送手段（後述）によって、マガジン側の位置９０（図４）から主軸近くの待機位置１００まで搬送される。
　ポット搬送のために、全マガジンの各々の前方に搬送されて位置決めされるマガジン側の第１ガイド部分５１と、所定の位置で第１ガイド部分５１と待機位置１００との間に設けられる第２ガイド部分２６とが、ガイドを構成している。
　ポット移動手段は、ツールを装着したポット、つまりツール装着ポットを第１ガイド部分５１と各マガジンとの間で水平方向に移動させる第１駆動手段（好ましくは油圧シリンダ５５）と、第２ガイド部分２６に沿ってツール装着ポットを水平方向に移動させる第２駆動手段１０１（好ましくはボールネジ及びサーボモータ）と、第１ガイド部分５１及び第２ガイド部分２６間でツール装着ポットを垂直方向に移動させるポット移動アーム２２を有する。
　図５によく示されているように、２本のレール状のポット移動アーム走行用ガイド６１が機構の両側にわたって水平方向に平行に配置されている。それらのポット移動アーム走行用ガイド６１に沿って複数のマガジン１０その他が一列に並んで設けられている。
　ポット移動アーム２２は、昇降用駆動部７１によって垂直方向又は上下方向に昇降される。
　２本のポット移動アーム走行用ガイド６１に沿って、機構の両側間に延設された２本のベルト７３、７５を介して走行用駆動部７７（好ましくは減速機とサーボモータを含む）によって水平方向に移動され、選択されたマガジンの位置で停止する。
　２本のポット移動アーム走行用ガイド６１とポット移動アーム２２によって、第１ガイド部分５１は所望の縦方向と横方向の位置に設定できる。
　図６を参照して説明する。
　第１マガジン１０に収納されている多数のツールのうち、Ｎｏ．１のツール１２が制御装置（図示せず）によって呼び出され（選択され）、マガジン１０のポット出し入れ位置に設けられた油圧シリンダ５５によって、そのＮｏ．１のツール１２とそれ用のポット１４が一緒に第１マガジン１０から押し出され、第１ガイド部分５１に沿って、図６において右方向に移送される。その際、Ｎｏ．１のツール１２とそれ用のポット１４がポット移動アーム２２の下方位置に到来するまで、ポットロックシリンダ５７の作用で、ポット１４はポット把持部５９によって把持される。
　次に、ポット移動アーム２２を下降させて、複数のツメで、例えば、ツメ２２ａでＮｏ．１のツール１２のＶフランジ部分をつかみ、ツメ２２ｂ、２２ｃでポット１４の２箇所をつかむ。
　符号１０３は、ツメ２２ａ、２２ｂ、２２ｃでツールとポット１４をロックして把持するためのポットロックシリンダを示す。
　ポットロックシリンダ１０３を作動させて「ロック」状態にしたまま、ポット移動アーム２２を上昇させて、Ｎｏ．１のツール１２とポット１４を一緒に第２ガイド部分２６の入口に移動させる。
　第２ガイド部分２６の入口において、ポット把持部６５がポットロックシリンダ１０５の作用でポット１４を把持する。ポット１４が把持された状態で、ポット１４とそこに装着されたツール１２が第２駆動手段１０１によって待機位置１００まで搬送されていく。
　使用前のＮｏ．１のツール１２とポット１４が待機位置１００に到来したあと、工具交換アーム２８が作動し、１対の把持部２８ａ、２８ｂが回動し、待機位置１００に存在する使用前のＮｏ．１のツール１２と、主軸３０に装着されている使用後のＮｏ．５１にツール１８とが交換される。つまり、Ｎｏ．１のツール１２をポット１４から取り外すとともに、Ｎｏ．５１のツール１８を主軸３０から取り外し、そのあと、それらを１８０°回転させ、さらに、Ｎｏ．１のツール１２を主軸３０に装着するとともに、Ｎｏ．５１のツール１８をポット１８に装着する。
　使用後のＮｏ．５１のツール１８とポット１４は、図２に示されているように、ガイドに沿って所定のマガジンに向けて搬送される。その際、ポットロックシリンダ１０３、１０５、ポット移動アーム２２、把持部５９、６５、油圧シリンダ５５その他は、ポット１４がマガジンから待機位置１００まで搬送されてきたときとは逆の順序で同様の動作をする。
　前述のｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓによれば、マガジンと待機位置１００との間でツールとポットがつねに一緒になっており、ポットがサポートされる。

Claims (9)

1. 　ツールを装着したポットが数多く収納された少なくとも１つのマガジンと、
   　マガジン側の位置と主軸近くの待機位置との間で１つずつツールを装着したポットを搬送する搬送手段と、
   　待機位置で待機中のポットから使用前のツールを取り出して主軸に装着するとともに、主軸に装着されていた使用後のツールを主軸から取り出してポットに装着する工具交換アームと
   　を有する自動工具収納機構。
2. 　搬送手段が、マガジン側の位置と主軸近くの待機位置との間に設けられたガイドと、ツールを装着したポットをガイドに沿って移動させるポット移動手段を有することを特徴とする請求項１に記載の自動工具収納機構。
3. 　ガイドが、マガジン側の第１ガイド部分と、第１ガイド部分と待機位置との間でツールを装着したポットをガイドする第２ガイド部分を有することを特徴とする請求項２に記載の自動工具収納機構。
4. 　ポット移動手段が、ツールを装着したポットを第１ガイド部分とマガジンとの間で移動する油圧シリンダと、ツールを装着したポットを移動するボールネジ及びサーボモータとを有することを特徴とする請求項２に記載の自動工具収納機構。
5. 　さらに、ポット移動手段が、ツールを装着したポットを第１ガイド部分と第２ガイド部分との間で移動するポット移動アームを有することを特徴とする請求項２又は４記載の自動工具収納機構。
6. 　複数のマガジンが、ポット移動アーム走行用ガイドに沿って並んで配置されており、ポット移動アームをポット移動アーム走行用ガイド上で走行させる駆動手段が設けられており、選択された１つのマガジンのところでポット移動アームを停止して、そのマガジンと第１ガイド部分との間で、ツールを装着したポットを移動することを特徴とする請求項５に記載の自動工具収納機構。
7. 　複数のマガジンに収納されるポットの総数が数百であることを特徴とする請求項６に記載の自動工具収納機構。
8. 　ポット移動アームがベルトの使用によってポット移動アーム走行用ガイドに沿って走行することを特徴とする請求項６に記載の自動工具収納機構。
9. 　ポット移動アームが、ポットをつかむツメとツールをつかむツメを有することを特徴とする請求項６又は８に記載の自動工具収納機構。

Images